Teil 2 – Die Entwurfsarbeit zur Talbrücke
1. Die Bauwerksentwürfe der OBR Dresden für den Talübergang zwischen Siebenlehn und Nossen
Nach einer Vorauswahl zu Balken- und Bogenbrücken aus Eisenbeton oder Stahl stellt die OBR Dresden im Jahre 1934 zwei Entwürfe vor. An diesen Entwürfen sollen sich die an der Ausschreibung beteiligenden Firmen orientieren und diese veranschlagen, abweichende Sonderentwürfe sind jedoch zulässig und können eingereicht werden. Bei den Entwürfen der OBR Dresden wird Wert darauf gelegt, das Tal möglichst offen zu halten und - trotz der unterschiedlich einfallenden Talhänge - eine gewisse Symmetrie in der Ansicht zu erzeugen sowie an geeigneter Stelle eine Hauptöffnung der Brücke im Bereich der Talsohle zu installieren. 1.1 Der Ausschreibungsentwurf zu einer Balkenbrücke in Stahl
Der Entwurf in Stahl sieht eine Vollwandbalkenbrücke auf drei Stützen und Endbauwerken vor. Die Öffnungen betragen 1x 90 m und 3x 105 m mit einem westlichen Endbauwerk (WL Meerane) von gewaltigen 90 m Länge. Die Ingenieure orientieren sich mit den Stützweiten und der Hauptträgerhöhe von 5,50 m an der bereits in Planung befindlichen, ebenfalls ca. 70 m hohen, jedoch 100 m kürzeren Mangfallbrücke der Strecke München – Salzburg (heutige BAB A8). Aus ästhetischen Gesichtspunkten soll sich dies als ein Fehler herausstellen, da diese Brücke in einem völlig anderen, geschlossen und rustikal wirkenden Tal, mit wesentlich steiler einfallenden Hängen errichtet wird. Die Konstruktionshöhe des Überbaus dieser Brücke in Kombination mit den großen Stützweiten entfaltet in diesem Gelände eine ganz andere Wirkung als im mächtigen, jedoch sanfter anmutenden Tal der Freiberger Mulde. Abb. 1: Längsansicht des Ausschreibungsentwurfs der Stahlbrücke von Nord
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1.2 Der Ausschreibungsentwurf zu einer Bogenbrücke in Eisenbeton
Dieser Entwurf besteht aus einer Eisenbetonbogenbrücke mit einem flachen, 180 m weit gespannten Bogen und aufgeständerter Fahrbahn, optisch ähnlich der später an der Strecke 80 (ebenfalls A4-West) gebauten Teufelstalbrücke, in der Nähe des in Thüringen gelegenen Hermsdorfer Kreuzes. Bei der Konstruktion gilt es, die Talsohle mit nur einem Bogen offen zu halten. Im Bereich der mit Bäumen bewachsenen Talhänge sollen die Stützen auf dem Gelände mit einem über die ganze Länge des Bauwerks beibehaltenen Achsabstand von 20 m gegründet werden. Abb. 3: Längsansicht des Ausschreibungsentwurfs der Eisenbetonbrücke von Nord
Um sowohl die Bogen-, als auch die Balkenbrücke am flacher auslaufenden östlichen Talhang nicht unnötig zu verlängern, erfolgt der Wechsel aus geländebedingtem Gefälle der aus Richtung Dresden ankommenden Bahn unmittelbar vor dem Dresdner Widerlager. Um die verlorene Höhe wieder wett zu machen, wird die Brücke bei beiden Ausschreibungs- entwürfen mit einer Steigung 1:50 in Fahrtrichtung Meerane vorgegeben, denn den Zugewinn an Höhe benötigt man für die Überwindung des Hangrückens zwischen Mulden- und Pitzschebachtal etwa im Bereich der AS Siebenlehn (ca. 328,50 m ü. NN). 2. Die Entwürfe der beteiligten Firmen zur Balkenbrücke
Folgende zehn Stahlbaufirmen beteiligen sich an der Ausschreibung, die allesamt den Ausschreibungsentwurf anbieten und jeweils mindestens einen Sonderentwurf vorlegen:
Abb. 4: Sonderentwürfe der beteiligen Firmen
Abb. 5: Sonderentwurf der ARGE M. A. N. und Grün & Bilfinger A. G. (Ausführung)
Interessant bei der Mehrzahl dieser Entwürfe ist, dass die Stahlbaufirmen vom vorgegebenen Stahlvollwandbalken abweichen und sich dem Fachwerkträger zuwenden. Vorteil dieser Konstruktion ist das durchlässige Trägersystem, welches den Blick durch das Bauwerk weniger versperrt, als ein Vollwandbalken, noch dazu mit einer vorgegebenen Konstruktionshöhe von 5,50 m. Der Nachteil ist die noch größere Systemhöhe, gemäß der Entwürfe von 7,00 m bis 11,00 m. Wie sich dies aus ästhetischen Gründen ungünstig zur Schmalseite der Pfeiler (Pfeilerkrone 3,00 m) darstellt, zeigen bereits die kaum maßstabsgetreuen Längsschnitte in Abb. 4. Was sich bei tief liegenden Strombrücken, wie die über die Elbe bei Dresden oder Hohenwarthe bei Magdeburg bewährt, kann auf eine so hohe Talbrücke nicht übertragen werden, auch und gerade weil die Durchlässigkeit in einer solchen Höhe kaum eine Rolle spielt. Dennoch wird der Fachwerkträger mit einer Systemhöhe von 8 m beim Reichsautobahnbau an einer Talbrücke angewandt, nämlich bei der 61 m hohen und ca. 400 m langen Werrabrücke der Strecke Göttingen - Kassel. Abb. 6: Reichsautobahnbrücke über das Werratal bei Hannoversch Münden an der Strecke 27, heute BAB A7 (1945 gesprengt und durch die M. A. N. als Stahlvollwandbalkenbrücke wieder aufgebaut)
Die Firmen werden verpflichtet, ihre Entwürfe in Zusammenarbeit mit einer Betonbaufirma zu erarbeiten, mit denen die Möglichkeiten zu Pfeilern und Widerlagern abzustimmen sind. Die Pfeiler werden als Eisenbetonpfeiler in aufgelöster Bauweise, wie bei der Mangfallbrücke oder als Betonpfeiler mit Natursteinverblendung aus rötlichem Meißner Granit vorgegeben. Auch hier sind Sonderentwürfe zulässig, wie sich an den Beispielen der M. A. N. (siehe Abb. 8) oder des Lauchhammerwerks zeigt. Letztgenannte Firma will anstelle der Pfeiler Stahlpendelrahmen verwenden, ähnlich der Reichsautobahnbrücke über das Tal der Kleinen Striegis. |
Abb. 7: Pfeiler der Mangfallbrücke |
Abb. 8: Vorschlag der M. A. N. |
Abb. 9: Pfeilermodell mit rundem Vorkopf |
Abb. 10: Modell eines eckigen Pfeilers (Ausführung) |
3. Die Entwürfe der beteiligten Firmen zur Bogenbrücke
Wie bei der stählernen Balkenbrücke soll sich auch bei den Entwürfen zur Bogenbrücke am Ausschreibungsentwurf orientiert werden, aber auch hier sind Sonderentwürfe zulässig. An der Ausschreibung zu dieser Brückenform beteiligen sich sechs Firmen, die alle den Ausschreibungsentwurf veranschlagen. Zwei dieser Firmen -die Dyckerhoff & Widmann A. G. und die Siemens-Bauunion- reichen weiterhin Sonderentwürfe mit weiter gespannten Bogen ein. Die Bauunternehmung Grün & Bilfinger A. G. entwickelt in einem Sonderentwurf ein völlig neues Brückenbild, gewissermaßen einen Hybrid aus Bogenreihe- und Eisenbetonbalkenbrücke. 3.1 Sonderentwurf der Dyckerhoff & Widmann A. G.
Der Sonderentwurf der Dyckerhoff & Widmann A. G. sieht einen 220 m weit gespannten Bogen vor, bei dem sich die Fahrbahn im Scheitel des Gewölbebogens mit diesem vereint. Das Tragwerk besteht aus je einem Teilbauwerk pro Richtungsfahrbahn, das jedoch im Scheitel und an vier weiteren Zwischenpunkten zu einem einheitlichen Gewölbe verbunden wird. Die Hauptöffnung stellt der erwähnte Bogen, in Form zweier Hohlquerschnitte von durchgängig 6,60 m Breite dar, mit einer Gewölbestärke von 3,00 m im Scheitel und 6,00 m an den Kämpfern. Die Fahrbahn wird mit Säulenpaaren im Abstand von 20 m auf den Bogen und das Gelände aufgeständert, die Unterkante der Fahrbahnträger zwischen den Stützen versieht man mit einer flachen Wölbung. Abb. 11: Schaubild zum Sonderentwurf der Dyckerhoff & Widmann A. G.
3.2 Der Sonderentwurf der Siemens-Bauunion
Abb. 12: Schaubild zum Sonderentwurf der Siemens-Bauunion, hier mit Rechteckstützen
Zur Arbeit am Sonderentwurf der Siemens-Bauunion ist im Vorfeld anzumerken, dass hier zwei namhafte Persönlichkeiten der Technischen Hochschule Dresden, die Professoren Wilhelm Neuffer und Hans Freese maßgeblich mitwirkten. Der Entwurf sieht einen 205 m weit gespannten Bogen vor, der sich -wie der Ausschreibungsentwurf- nicht mit der Fahrbahnplatte vereint. Auch bei diesem werden zwei Bögen nebeneinander installiert, welche die 24,40 m breite Fahrbahnplatte aufnehmen. Als Ständer werden 2x zwei hohle Rundsäulen (gesamt 4x 33 Säulen mit einem Durchmesser von 1,40 m) oder als Gegenstück zwei Rechteckstützen (gesamt 2x 33 Stützen) im Abstand von 13 m längs zur Brückenachse berechnet. Abb. 13: Modell des Sonderentwurfs der Siemens-Bauunion, hier mit paarweise angeordneten Rundsäulen
Die Bögen sollen aus Hohlgewölben, Breite x Stärke im Scheitel: 6,55 m x 3,00 m und an den Kämpfern 10,05 m x 1,65 m bestehen. Dieser Entwurf gerät nicht nur wegen seiner modernen Wirkung und Dynamik in die engere Auswahl, sondern auch wegen der geringen Herstellungskosten von gerade 1,76 Mio. RM (ohne Zement). Bei einer Brückenlänge von 442 m entspricht dies einem Quadratmeterpreis von 163,20 RM. 3.3 Der Sonderentwurf der Grün & Bilfinger A. G.
Wie bereits erwähnt entwickelt die Bauunternehmung Grün & Bilfinger in ihrem Entwurf ein völlig neues Brückenbild. Dieser sieht eine Brücke, bestehend aus jeweils einem Teilbauwerk pro Richtungsfahrbahn, mit fünf Öffnungen vor, die über drei Hauptöffnungen von 78 m bzw. 70 m Weite und zwei Öffnungen mit runden Bögen von 30 m Weite verfügt. Abb. 14: Längsschnitt zum Sonderentwurf der Grün & Bilfinger A. G.
Betrachtet man den Längsschnitt der Brücke, erkennt man, dass es sich grundsätzlich um eine Bogenreihebrücke handelt, bei der jedoch in den Hauptöffnungen ein Pfeiler mit Bogen bis zum Scheitel eingespart und stattdessen ein Eisenbetonbalken eingehängt wird. Dies führt zwar zu einer einprägsamen, aber auf Grund der ungewöhnlichen Form von Anfang an verstörenden Brückenform. Abb. 15: Schaubild zum Sonderentwurf der Grün & Bilfinger A. G.
Bereits das nicht sonderlich detailreiche Schaubild lässt erkennen, dass sich hier das Bauwerk in seiner etwas plumpen Erscheinung der umgebenden Landschaft aufdrängt. In diesem Bereich des Tals der Freiberger Mulde erscheint eine solche Konstruktion unangemessen, wirkt insbesondere mit seinen massigen, bis zu 35 m hohen Widerlagern störend und bereichert es mit seiner Anwesenheit keineswegs. Weil es sich um einen reinen Eisenbetonbau handelt, fällt auch die Struktur und Farbe der Ansichtsflächen flach und grau aus, was in diesem lebendigen Tal keinesfalls zu einer positiven Korrespondenz zwischen Bauwerk und Landschaft führt. Hier überwiegt wohl der Wunsch nach monumentaler Erscheinung des Bauwerks über den Versuch der Einpassung in die umgebende Landschaft sowie die Suche nach einer neuen Brückenform, die mit dem damals relativ jungen Baustoff Eisen- oder Stahlbeton im Straßenbrückenbau möglich gemacht werden kann. 4. Die Ausführung
In die Endauswahl gerät jeweils ein Sonderentwurf zu einer Bogenbrücke aus Eisenbeton sowie zu einer Balkenbrücke in Stahlbauweise und zwar die Entwürfe der Siemens-Bauunion und der ARGE M. A. N./G. & B. Für die Bogenbrücke sprechen dabei die relativ geringen Herstellungskosten und der Umstand, dass auch diese Brücke mit ihrem 205 m weit gespannten Bogen einen Weltrekord im Bereich der Straßenbrücken hervorbringt. Zu dieser Zeit gab es zwei Eisenbetonbrücken mit ca. 180 m weit gespannten Bögen in Frankreich (Straßenbrücke bei Plougastel mit drei Bögen) und in Schweden (Traneborgsundbrücke bei Stockholm). Der Nachteil dieser Brückenform besteht an dieser Örtlichkeit darin, dass man den Bogen der Brücke aufgrund der Geländebedingungen von den im Tal verlaufenden Wegen nie im Ganzen bzw. gleichmäßig in Augenschein nehmen kann und er stets einhüftig wirkt. 4.1 Der Sonderentwurf der ARGE M. A. N. und Grün & Bilfinger als Ausführungsentwurf
Abb. 16: Grundriss und Längsschnitt von Nord des Sonderentwurfs der ARGE M. A. N. und G. & B.
Die Entscheidung fällt zugunsten des Sonderentwurfs der ARGE M. A. N. (Stahlbauten) und der Bauunternehmung Grün & Bilfinger A. G. (Betonbauten). Dieser sieht einen Stahlvollwandbalken mit sechs Öffnungen und einer lichten Weite von 402,90 m zwischen den Endauflagern auf fünf Stützen und Widerlagern vor. Die eckigen Pfeiler und Widerlager bekommen die von der OBR Dresden vorgegebene Werksteinverblendung aus rötlichem Meißner Granit in Form von regelmäßigem Schichtenmauerwerk. Dieser Sonderentwurf setzt sich somit auch gegen den Ausschreibungsentwurf der OBR Dresden durch. Dies hat mehrere Gründe: Trotz der Erhöhung der Pfeilerzahl von drei auf fünf verringern sich die Gesamtkosten des Bauwerks, da beim Überbau deutlich am Baustoff Stahl gespart werden kann. Wegen der Erhöhung der Pfeileranzahl und deren Anordnung fügt sich, im Gegensatz zum Ausschreibungsentwurf, dieses Bauwerk deutlich besser in das Tal ein und verleiht dem Bauwerk ein geschlossenes Brückenbild. Die relativ geringe Konstruktionshöhe des Überbaus erzeugt zudem eine dynamischere Erscheinung und steht in einem sehr guten Verhältnis zu den Schmalseiten der Pfeiler. 4.1.1 Pfeiler und Widerlager
Als Stützen kommen die eckigen, in Abb. 10 im Modell gezeigten Pfeiler aus Stampfbeton mit teilweiser Bewehrung zum Einsatz. Eine erwähnenswerte Besonderheit besteht bei den Pfeilern in der Höhe der Werksteine des Verblendmauerwerks. Diese beträgt im unteren Drittel 30 bis 40 cm, im mittleren Drittel 25 bis 35 cm und im oberen Drittel 20 bis 30 cm, was die bis zu 60 m hohen Pfeiler -aus dem Tal betrachtet- noch höher und schlanker wirken lässt. Oben werden die Pfeiler mit einem Rundstab abgeschlossen, der ebenfalls aus rötlichem Meißner Granit besteht. Abb. 17: Schnitte des Pfeilers IV („Muldenpfeiler“) links. Rechts die des Pfeilers III („Huthauspfeiler“) mit dem mächtigen, bis zu 28 m unter Gelände gründenden Fundament, welches der Sohle eines abgebauten Erzganges folgen muss, um auf festem Baugrund (Gabbro-Fels) errichtet werden zu können.
Den Abschluss des Bauwerks bildet im Osten das ca. 12 m hohe und 22 m lange Widerlager 0 (WL Dresden), bestehend aus Stampfbeton mit Hinterfüllung und vollumfassenden Blendmauerwerk aus Meißner Granit. Im Westen entsteht das mächtige Widerlager VI (WL Meerane), zum einen bestehend aus einem Eisenbetonhohlkasten von bis zu 17 m Höhe und ca. 22 m Länge sowie sich anschließenden hinterfüllten Flügelmauern von gesamt bis zu 70 m Länge (Nordwand). Insgesamt entsteht somit ein Endbauwerk von ca. 92 m Länge, welches ebenfalls vollständig mit Meißner Granit verblendet wird. Abb. 18: Gesamtausbildung des Widerlagers VI (WL Meerane) von Nord
Wegen der beiderseits des Widerlagerlagers geplanten Parkplätze, die für die am Bauwerk interessierten Autobahnbenutzer angelegt werden, führt ein gewölbter Tunnel von 3x 3 m durch das WL, um zu Fuß und ohne größeren Umweg auf die andere Seite des Bauwerks zu gelangen. Beide Widerlager entsprechen somit weitgehend dem Ausschreibungsentwurf der OBR Dresden. 4.1.2 Tragwerk, Fahrbahnplatte und Besichtigungswagen
Das Tragwerk besteht aus zwei durchlaufenden Hauptträgern, Stegblechhöhe 4,50 m, Dicke der Stegbleche 18 mm, die jeweils aus zwei übereinander stehenden Blechen zusammengenietet werden. Sie sind durch lotrechte Quersteifen an der Außenseite (Ansichtsfläche) und waagerechte Steifen an der Innenseite gegen Knicken verstärkt. Die Ober- und Untergurte aus mehrlagigen Blechen erreichen an den Lagern eine Stärke von bis zu 162 mm. Die Querträger zwischen den Hauptträgern haben in Bauwerksmitte eine Stegblechhöhe von 1,65 m. Längs- und Querträger werden mit Wind- und Bremsverbänden stabilisiert. (Abb. 16). Um die über das Tragwerk auskragende, 24,60 m breite Fahrbahnplatte aufnehmen zu können, schließen an der Außenseite der Hauptträger 3,55 m lange Konsole an. Die gesamte Stahlkonstruktion ist größtenteils genietet. Das Tragwerk lagert beweglich auf Stelzenlagern (vier Stelzen pro Lager auf den Pfeilern und zwei Stelzen pro Lager auf den WL), die Festlager befinden sich auf dem Pfeiler II. Abb. 19: Querschnitt des Tragwerks und der Fahrbahnplatte
Auf dem Tragwerk lagert auf Längsträgern (40 cm hohe Doppel-T-Träger) die nach unten offene, 20 cm starke Fahrbahnplatte aus Eisenbeton. Die Platte ist fest mit den Längsträgern verbunden, die wiederum gleitend auf dem Tragwerk lagern. Die Längsträger sind mit Querträgern gegen Kippen gesichert. Ein Verwinden ist aufgrund der fest aufgebrachten Fahrbahnplatte nicht möglich. Grundsätzlich handelt es sich um jeweils eine Platte pro Richtungsfahrbahn mit Mittel- und Außenschrammbord, die durch Querraumfugen in Felder eingeteilt ist. An diesen Fugen besitzen auch die Längsträger Gelenke, um die Bewegung der Fahrbahnplatte ausgleichen zu können. Fingerplatten bilden die Fahrbahnübergänge auf die Widerlager. Um sowohl sämtliche Bereiche des Überbaus, als auch die Pfeilerflächen zugänglich zu machen, verfügt die Brücke über zwei Besichtigungswagen. Diese lagern fahrbar auf Laufträgern zwischen den Hauptträgern und besitzen Arbeitsbühnen, die horizontal verschiebbar sind, um an die Außenbereiche der Konstruktion zu gelangen, bzw. bis zu 60 m abgelassen werden können, um die Pfeilerflächen an jeder Stelle zu erreichen. Im Bereich der Pfeiler agieren die beiden Wagen gemeinsam und sind dann mit Querarbeitsstegen verbunden. Abb. 20: Der Besichtigungswagen (östlicher Wagen), abgestellt auf dem provisorischen Anschlussgleis neben der im Tal verlaufenden Schmalspurbahn des Wilsdruffer Netzes, wartet unmittelbar unter der Brücke auf seinen Einbau.
(Fortsetzung folgt.) Quellen- und Abbildungsverzeichnis:
Autor und Bildbearbeitung: Th. Haubold, November 2012
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